Suojavalvonta monipistitys (PME) – TN-C-S – (MEN) ja PNB
Mikä on suojava moniulotteinen maanvyöhyke (PME)?
Suojava moniulotteinen maanvyöhyke (PME) on turvallisuusmaanjäristysmenetelmä, jossa kuluttajan tiloissa sijaitseva maajatkuva (maajohto) on yhdistetty sekä paikalliseen maanjärjestelmään että virtalähteen neutraaliin johtoon. Tätä systeemiä tunnetaan myös nimellä TN-C-S tai Moniulotteinen maanjohto (MEN), ja se varmistaa, että jos neutraali johto katkeaa, virhevirtaukset voivat edelleen palata lähteeseen turvallisesti maayhteyden kautta, vähentäen sähköiskun ja muiden vaarojen riskiä.
PME-maanjärjestelmässä (kuvattu alla) virtalähteen neutraali toimii kaksinaismena: se tarjoaa suojamaanjäristyksen ja toimii neutraalina johtona. Lisäksi neutraali johto on maanjätetty useilla pisteillä lähdön puolella. Seuraavassa artikkelin osassa käsitellään avoimen PEN-johtimen (lähde-neutraalin katkeamisen) vaikutuksia, mukaan lukien suojatoimet ja PME:hen liittyvät potentiaaliset riskit.
Mikä on TN-C-S PME?
TN-C-S PME (suojava moniulotteinen maanvyöhyke) on erityinen sähköjakelujärjestelmän konfigurointi, jossa ulkopuolinen virtalähde on maanjätetty useilla pisteillä ("T" = Terre, ranskaksi "maa" tai "maa"). Kuluttajan asennuksen puolella laitteiden johtavat osat on yhdistetty piirisuojajohtojen (CPC) kautta sekä virtalähteen neutraaliin (N) että maanjärjestelmään.
"C-S" merkintä tarkoittaa, että neutraali (N) ja suojamaa (PE) johtimet on yhdistetty (C) virtalähteen verkossa ja erotettu (S) kuluttajan asennuksessa.
TN-C-S PMEn keskeiset komponentit
T: Terre ("maa") — Järjestelmällä on suora, itsenäinen maayhteys, joka on erillinen virtajohtimista.
N: Neutraali — Paluuyohto sähköpiirissä.
C: Yhdistetty — Upstream-virtaverkossa (esimerkiksi muuntimesta kuluttajan pääpaneeliin) neutraali (N) ja suojamaa (PE) johtimet on yhdistetty yhdeksi johtimeksi, jota kutsutaan PEN (Protective Earth Neutral) -johtimeksi.
S: Erillinen — Kuluttajan pääpaneelissa tai jakelupisteessä PEN-johtima jakoontuu kahteen itsenäiseen johtimeen:
Neutraali (N): Kantaa paluuvirtaa.
Suojamaa (PE): Yhdistää laitekehiin ja varmistaa turvallisuuden virhetilanteissa.
Kuinka TN-C-S PME toimii
Upstream (virtapuoli):
Neutraali ja suojamaa on yhdistetty PEN-johtimeksi, joka on maanjätetty lähdepaikassa (esimerkiksi muuntimesta) ja mahdollisesti välipisteissä (moniulotteinen maanjäristys).
Downstream (kuluttajan puoli):
Kuluttajan pääpaneelissa PEN-johtima on jaoteltu erilliselle neutraalille (N) ja suojamaalle (PE).
PE-johtima yhdistää kaikki laitteen altistuneet johtavat osat (esimerkiksi metallikuoret) maan kautta virhevirtauksien turvalliseksi ohjaamiseksi.
Neutraali (N) pysyy erossa maasta kuluttajan asennuksessa (paitsi yhdessä yhdistävässä pisteessä pääpaneelissa pitääkseen potentiaalin vakiona).
Turvallisuusedut
Virhesuoja: Jos tapahtuu vaihe-metallevirhe, virta kulkee PE-johtimen kautta maahan, aiheuttaen nopeasti virtakatkaisimen tai fuusin syöntymisen.
Neutraalin katkeamisen turvallisuus: Jos neutraali johto katkeaa upstream, PEN/PE-yhteys varmistaa, että altistuneet metalliosat pysyvät maapotenssissa, vähentäen sähköiskun riskiä.
Joustavuus: Yhdistää yhdistetyn neutraali-maan järjestelmän (TN-C) yksinkertaisuuden virtaverkossa ja erillisen järjestelmän (TN-S) turvallisuuden kuluttajan tiloissa, mikä tekee siitä soveltuavan sekä kaupunkiverkoille että rakennusten asennuksiin.
Tämä konfiguraatio tasapainottaa kustannustehokkuuden virtaverkossa ja parannetun turvallisuuden loppukäyttäjien ympäristöissä, ja sitä käytetään laajasti asuin-, kauppa- ja teollisuusalueilla.
Mikä on PNB?
PNB, eli Suojava neutraaliyhdistys, on maanjäristysmenetelmä, joka on samankaltainen kuin PME (suojava moniulotteinen maanvyöhyke) -järjestelmä, mutta sillä on yksi keskeinen ero: Neutraali-maa (TN) -yhteys perustetaan kuluttajan puolelle (esimerkiksi tiloissa olevaan pääpaneeliin) eikä virtalähteeseen tai jakelutransformaattoriin.
TN-C-S-järjestelmässä PNB (suojava neutraaliyhdistys) viittaa konfiguraatioon, jossa yksittäisten kuluttajien PEN (suojamaaneutraali) tai CNE (yhdistetty neutraali-maa) johtimet on yhdistetty virtalähteen (esimerkiksi transformaattoriin) vain yhdellä pisteellä. Tämä yksittäinen yhdistävä piste varmistaa, että neutraali- ja suojamaafunktiot on yhdistetty upstream (transformaattorista kuluttajan pääpaneeliin) ja erotettu kuluttajan asennuksessa (TN-C-S-rakenne).
PNB:n keskeiset huomioonotettavat seikat
Maapisteiden etäisyys: Suositeltu etäisyys maapisteestä kuluttajan pääpaneeliin (missä neutraali-maa yhdistys tapahtuu) on alle 40 metriä (≈130 ft.). Maapisteiden etäisyys tulisi olla mahdollisimman lyhyt, parhaiten pääpaneelin maayhdistyspalkin vieressä, vähentääkseen neutraalin katkeamisen tapauksessa syntyviä jännitteen riskiä.
Turvallisuusmekanismi: Neutraalin maayhdistämällä kuluttajan tiloissa PNB auttaa vakaistamaan neutraalin potentiaalia ja tarjoaa varareitin virhevirtauksille, jos upstream-neutraali johto epäonnistuu. Tämä vähentää altistuneiden metalliosien riskejä syttyä liveksi ja aiheuttaa sähköiskuja.
Ero PME:hen nähden
Vaikka sekä PNB että PME sisältävät neutraali-maa yhdistystä, PME:ssä on tyypillisesti useita maapisteitä virtapuolella (esimerkiksi transformaattorissa ja jakelujärjestelmässä), kun taas PNB keskittyy yhteen yhdistävään pisteeseen kuluttajan sijaintiin TN-C-S-kehikossa.
PNB on suunniteltu tasapainottamaan turvallisuutta ja yksinkertaisuutta pienimuotoisissa asennuksissa, varmistaen sähkökoodien noudattamisen ja minimoi neutraalijohtimen virhetilanteiden vaikutukset loppukäyttäjien ympäristöissä.
Miksi ja missä käytetään PME-maanjärjestelmää?
Sähköturvallisuuden, laadun ja jatkuvuuden säännösten (ESQCR) mukaan kuluttajat eivät saa asentaa PEN-johtimia HV/LV-asennuksiin; tämä vastuu kuuluu itsenäiselle jakeluverkon operaattorille (DNO). Tämä johtuu siitä, että PME-järjestelmät sisältävät monimutkaisia maanjäristyskonfiguraatioita, jotka vaativat ammattimaisen hallinnoinnin varmistamaan turvallisuuden ja sääntöjen noudattamisen.
PME:n keskeiset edut
PME:n ensisijainen etu on sen kyky lievittää riskejä katkaisussa neutraali johto (avoimen PEN-johtimen). Jos neutraali epäonnistuu, virhevirta voi palata lähteeseen rinnakkaisen maareitin kautta (jonka luovat useat maapisteet). Tämä matalaresistenttinen reitti aktivoi suojalaitteet (esimerkiksi fuusit, virtakatkaisimet) syöntymään, koska korkea virta matalan resistanssin vuoksi suluttaa fuusin tai aktivoi katkaisimen. Seurauksena altistuneet metalliosat pysyvät lähellä maapotenssia, poistaa sähköiskun riskin katkaistusta neutraalista. Ilman PME:a, neutraalin katkaisu jättäisi ilman paluureittiä, energisoisi neutraali johto ja aiheuttaisi vakavan iskuriskin.
PME:n sovellukset
Sähköntarjoajat ja jakeluyritykset usein käyttävät PME:ää maaseudulla tai haastavalla maastossa (esimerkiksi vuoristoalueilla), jossa:
Yksittäinen matalaresistenttinen maanjäristys jokaiselle rakennukselle on kalliista tai käsittelyllisesti hankalaa.
Sopivan maasuuntimaan saaminen muuntimesta kuluttajan päätteihin on vaikeaa.
PME:n käyttö edellyttää kuitenkin kirjallista hyväksyntää asianomaisten viranomaisten taholta teknisten vaatimusten ja potentiaalisten riskejen vuoksi.
Johtimien ja yhdistysten koko PME/PNB:lle
PME-maanjäristyksessä johtimien koko on noudatettava BS 7671:2018+A2:2022 -säännöksiä:
PME-maanjäristyksen potentiaaliset riskit
Vaikka PME parantaa turvallisuutta, se tuo mukanaan erityisiä riskejä:
Korotettu neutraalipotentiaali
Jos neutraali johto katkeaa (yleistä maaseudun yläilmoissa), kaikki neutraaliin yhdistetyt suojametalliosat (esimerkiksi laitekuoret) voivat energisoitua. Esimerkki:
Vaikenemiset virheet
Toisin kuin ilmeiset virheet, katkaistu neutraali PME:llä ei välttämättä aiheuta välitöntä suojatoimia. Järjestelmä voi jäädä energisoituksi, kunnes joku koskettaa metalliosia, mikä johtaa odottamattomiin iskuhin.
Rajoittamisvaatimukset:
Moniulotteinen maanjäristys: Neutraali on maanjätetty useilla pisteillä järjestelmässä.
Matala maaresistanssi: Jokaisen maapisteen resistanssi ei saa ylittää 10 ohmia.
Yksittäiset maapalkit: Suositellaan jokaiseen asennukseen vähentääkseen jaettuja virhevirtauksia.
Viranomainen hyväksyntä: Muodollinen hyväksyntä on pakollinen varmistaaksemme oikean suunnittelun ja ylläpidon.
Yhteenveto
PME on kriittinen, mutta säännöllä säännelty maanjäristysmenetelmä, joka on ideaalinen alueille, joilla on haastavia maanjäristysoloja. Sen tehokkuus perustuu tiukkaan noudattamiseen yhdistämiseen, kokoamiseen ja ylläpitoon välttääkseen riskejä, kuten korotettu neutraalipotentiaali. Aina konsultoida päteviä insinööreitä ja hankkia sääntelyvalvonnan hyväksyntä PME-järjestelmien toteuttamiseen.
